Kredit gambar: PPARC
Hingga kini, ahli astronomi belum dapat menemui banyak data mengenai apa yang berlaku pada fasa awal evolusi Alam Semesta, ketika difikirkan bahawa bintang-bintang terbentuk. Tetapi penyelidikan baru, yang dilakukan oleh ahli astronomi menggunakan balai cerap Gemini di Chile, telah mendedahkan beberapa galaksi 8 hingga 11 bilion tahun yang lalu yang terbentuk lebih lengkap daripada yang dijangkakan. Mereka fikir mereka akan melihat protogalaxies saling bertabrakan, tetapi sebaliknya mereka menemui galaksi yang sangat matang. Ada kemungkinan lubang hitam jauh lebih biasa di Alam Semesta awal dan berfungsi sebagai sauh untuk membentuk galaksi dengan cepat.
Hingga kini, ahli astronomi hampir buta ketika melihat kembali masa untuk meninjau era ketika kebanyakan bintang di Alam Semesta diharapkan telah terbentuk. Buta kosmologi kritikal ini telah dikeluarkan oleh sebuah pasukan, termasuk seorang saintis Inggeris, menggunakan Teleskop Frederick C. Gillett Gemini Utara, menunjukkan bahawa banyak galaksi di Alam Semesta muda tidak berperilaku seperti yang diharapkan sekitar 8-11 bilion tahun yang lalu.
Kejutannya: galaksi-galaksi ini kelihatan lebih terbentuk dan matang daripada yang diharapkan pada peringkat awal evolusi Alam Semesta ini. Penemuan ini mirip dengan seorang guru yang masuk ke dalam kelas yang berharap dapat menyambut bilik yang penuh dengan remaja yang tidak teratur dan mencari orang dewasa muda yang rapi.
"Teori memberitahu kita bahawa zaman ini harus didominasi oleh galaksi-galaksi kecil yang terhempas bersama," kata Dr Roberto Abraham (University of Toronto) yang merupakan Penyelidik Co-Principal pasukan yang melakukan pemerhatian di Gemini. "Kami melihat sebahagian kecil bintang di Alam Semesta sudah ada ketika Alam Semesta masih muda, yang seharusnya tidak terjadi." Sekilas masa ini menunjukkan dengan jelas bahawa kita perlu memikirkan semula apa yang berlaku pada zaman awal evolusi galaksi ini. Ahli teori pasti akan mempunyai sesuatu untuk dikagumi! "
Hasilnya diumumkan hari ini pada pertemuan ke-203 Persatuan Astronomi Amerika di Atlanta, Georgia. Data akan segera dikeluarkan kepada seluruh komuniti astronomi untuk analisis lebih lanjut, dan empat makalah hampir selesai untuk diterbitkan di The Astrophysical Journal dan The Astronomical Journal.
Dr Isobel Hook, pemimpin Kumpulan Sokongan Gemini UK, yang berpusat di Oxford University, adalah anggota pasukan Gemini Deep Deep Survey (GDDS) multinasional yang menjalankan siasatan. Dia menjelaskan bagaimana teknik ini berfungsi, Tim menggunakan teknik khas untuk menangkap cahaya galaksi samar yang pernah dibedah ke pelangi warna yang disebut spektrum. Secara keseluruhan, spektrum dari lebih dari 300 galaksi dikumpulkan, yang kebanyakannya berada dalam apa yang disebut "Gurun Merah", suatu periode Alam Semesta yang belum diterokai oleh teleskop yang melihat kembali ke era ketika alam semesta hanya 3-6 miliar tahun tua.
Dia menambah, Spektrum ini mewakili sampel galaksi paling lengkap yang pernah diperoleh di Gurun Merah. Dengan memperoleh sejumlah besar data dari empat bidang yang dipisahkan secara meluas, tinjauan ini menyediakan asas statistik untuk membuat kesimpulan yang telah diduga oleh pemerhatian masa lalu yang dilakukan oleh Teleskop Angkasa Hubble, Observatorium Keck, Teleskop Subaru dan Teleskop Sangat Besar selama satu dekad yang lalu.
Mempelajari galaksi samar pada zaman ini ketika Alam Semesta hanya 20-40% dari usia sekarang memberikan cabaran menakutkan bagi para astronom, walaupun menggunakan kapasiti pengumpulan cahaya dari teleskop yang sangat besar seperti Gemini North dengan cermin 8 meternya. Semua tinjauan galaksi sebelumnya di wilayah ini telah memfokuskan pada galaksi di mana pembentukan bintang yang kuat berlaku, yang menjadikannya lebih mudah untuk mendapatkan spektrum tetapi menghasilkan sampel yang berat sebelah. GDDS dapat memilih sampel yang lebih representatif termasuk galaksi-galaksi yang memegang galaksi bintang yang paling tidak normal, redup, dan lebih besar yang memerlukan teknik khas untuk membujuk spektrum dari cahaya malap mereka.
"Data Gemini adalah tinjauan paling komprehensif yang pernah dilakukan meliputi sebahagian besar galaksi yang mewakili keadaan di Alam Semesta awal. Ini adalah galaksi besar yang sebenarnya lebih sukar untuk dikaji kerana kekurangan cahaya yang bertenaga dari pembentukan bintang. Galaksi-galaksi yang sangat maju ini, yang belia bintangnya sebenarnya sudah lama berlalu, semestinya tidak ada di sana, tetapi sudah ada, ”kata Penyelidik Co-Principal Dr. Karl Glazebrook (Johns Hopkins University).
Ahli astronomi yang cuba memahami masalah ini mungkin harus meletakkan semuanya di atas meja. "Tidak jelas apakah kita perlu mengubah model yang ada atau mengembangkan model baru untuk memahami penemuan ini," kata Penyelidik Co-Principal ketiga, Dr. Patrick McCarthy (Observatori Institusi Carnegie). "Sangat jelas dari spektrum Gemini bahawa ini memang galaksi yang sangat matang, dan kita tidak melihat kesan debu yang mengaburkan. Jelas terdapat beberapa aspek utama mengenai kehidupan awal galaksi yang tidak kita fahami. Bahkan mungkin lubang hitam mungkin jauh di mana-mana daripada yang kita fikirkan di Alam Semesta awal dan memainkan peranan yang lebih besar dalam menyemai pembentukan galaksi awal. "
Apa yang boleh dikatakan teori evolusi galaksi dominan menyatakan bahawa populasi galaksi pada tahap awal ini seharusnya didominasi oleh blok bangunan evolusi. Dengan tepat disebut Model Hierarki, ia meramalkan bahawa galaksi normal hingga galaksi besar, seperti yang dikaji dalam karya ini, belum ada dan malah akan terbentuk dari sarang lebah tempatan di mana galaksi besar tumbuh. GDDS mendedahkan bahawa ini mungkin tidak berlaku.
Spektrum dari tinjauan ini juga digunakan untuk menentukan pencemaran gas antar bintang oleh unsur berat (disebut "logam") yang dihasilkan oleh bintang. Ini adalah petunjuk utama sejarah evolusi bintang di galaksi. Sandra Savaglio (Johns Hopkins University), yang mempelajari aspek penelitian ini mengatakan, “Tafsiran kita terhadap Alam Semesta sangat dipengaruhi oleh cara kita memerhatikannya. Kerana GDDS memerhatikan galaksi yang sangat lemah, kita dapat mengesan gas antar bintang walaupun sebahagiannya dikaburkan oleh kehadiran debu. Dengan mengkaji komposisi kimia gas antar bintang, kami mendapati bahawa galaksi dalam tinjauan kami lebih kaya dengan logam daripada yang dijangkakan. "
Ahli astronomi Caltech, Dr. Richard Ellis berkomentar, “The Deep Gemini Survey mewakili pencapaian yang sangat signifikan, baik dari segi teknikal dan ilmiah. Tinjauan ini telah memberikan banci galaksi baru dan berharga selama periode penting dalam sejarah kosmik, yang sukar dikaji hingga sekarang, terutama untuk komponen diam dari populasi galaksi. "
Membuat pemerhatian di Gurun Merah telah mengecewakan para astronom moden selama satu dekad yang lalu. Walaupun ahli astronomi telah mengetahui bahawa banyak galaksi mesti ada di Gurun Redshift, itu hanyalah "padang pasir" kerana kita tidak dapat memperoleh spektrum yang baik dari banyak dari mereka. Masalahnya terletak pada kenyataan bahawa ciri spektroskopi utama yang digunakan untuk mengkaji galaksi-galaksi ini telah berubah warna kerana pengembangan Universe menjadi sebahagian daripada spektrum optik yang sesuai dengan cahaya samar, semula jadi dan kabur di atmosfera waktu malam Bumi.
Untuk mengatasi masalah ini, teknik canggih yang disebut "Nod and Shuffle" digunakan pada teleskop Gemini. "Teknik Nod dan Shuffle memungkinkan kita untuk menghilangkan cahaya alami samar dari langit malam untuk mengungkapkan spektrum galaksi yang lemah di bawahnya. Galaksi-galaksi ini lebih 300 kali lebih lemah daripada cahaya langit ini, ”jelas Dr. Kathy Roth, seorang astronom di Gemini yang juga merupakan sebahagian daripada pasukan dan memperoleh banyak data. "Ini terbukti menjadi cara yang sangat efektif untuk secara radikal mengurangi" kebisingan "atau tingkat pencemaran yang ditemukan dalam isyarat dari alat pengesan cahaya elektronik."
Setiap pemerhatian berlangsung bersamaan sekitar 30 jam dan menghasilkan hampir 100 spektrum secara serentak. Keseluruhan projek memerlukan lebih dari 120 jam masa teleskop. "Ini adalah masa yang sangat berharga di langit, tetapi apabila anda menganggap bahawa ia telah memungkinkan kita untuk membantu mengisi jurang 20% yang penting dalam pemahaman kita tentang Alam Semesta, ia menghabiskan masa dengan baik," tambah Dr. Glazebrook yang mengembangkan penggunaan Nod dan Shuffle dengan Joss Hawthorn untuk pemerhatian galaksi samar semasa berada di Balai Cerap Anglo-Australia beberapa tahun yang lalu.
Kajian sebelumnya di Gurun Merah telah memusatkan perhatian pada galaksi yang tidak semestinya mewakili sistem arus perdana. Untuk kajian ini, galaksi dipilih dengan teliti berdasarkan data dari Las Campanas Infrared Survey untuk memastikan bahawa galaksi bintang yang memancarkan sinar ultraviolet yang kuat tidak disampel secara berlebihan. "Kajian ini unik kerana kami dapat mempelajari ujung merah spektrum, dan ini memberitahu kami tentang usia bintang tua," kata Dr Abraham. "Kami melakukan pendedahan yang sangat panjang dengan Geminiabout sepuluh kali lebih lama daripada pendedahan biasa. Ini membolehkan kita melihat galaksi yang lebih samar daripada biasanya, dan mari kita fokus pada sebahagian besar bintang, bukan hanya yang muda yang mencolok. Ini menjadikan kita lebih mudah untuk mengetahui bagaimana galaksi berkembang. Kami tidak lagi meneka dengan mengkaji objek muda dan menganggap objek lama tidak banyak menyumbang kepada kisah evolusi galaksi. Ternyata ada banyak galaksi lama di luar sana, tetapi sangat sukar ditemui. "
Sumber Asal: Siaran Berita PPARC
